Результат интеллектуальной деятельности: Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам секционирования и резервирования линий электропередачи и предназначено для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является пункт секционирования для коммутации и защиты линий электропередач, включающий в себя высоковольтный модуль и низковольтный блок управления и защиты, закрепленные на одной опоре, расположенные в отдельных корпусах и соединенные кабелем, высоковольтный модуль содержит на крышке и боковой стенке высоковольтные вводы для подключения к линии электропередачи, трансформаторы тока и вакуумный выключатель, а низковольтный блок управления и защиты содержит элементы управления вакуумным выключателем, устройства релейной или микропроцессорной защиты и автоматики и аккумуляторную батарею (патент РФ на полезную модель №52276, кл. Н02В 11/00, опубл. 10.03.2006, Бюл.№7).

Недостатком изобретения является его ограниченная область применения и, соответственно, невозможность его использования для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока, невозможность независимого управления четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме, для осуществления секционирования и резервирования четырех силовых сетей (участков линий электропередачи).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение функциональных возможностей и области его использования за счет применения для коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля количества и времени отключения напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме, для осуществления секционирования и резервирования четырех силовых сетей (участков линий электропередачи).

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности осуществлять функции коммутации, защиты электрической сети, учета электроэнергии, контроля качества электроэнергии, контроля напряжения в распределительных сетях трехфазного тока с возможностью независимого управления четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме, для осуществления секционирования и резервирования четырех силовых сетей (участков линий электропередачи). Это достигается за счёт независимого управления контактными группами мультиконтактной коммутационной системы и контроля режимов её работы и режимов сети, в которой она установлена. Также это позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме, включающая в себя коммутационный элемент и блок управления и защиты, согласно изобретению, содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в первой силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, второй выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный во второй силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, третий выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в третьей силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, четвертый выводной коммутационный элемент ручного управления, установленный в четвертой силовой цепи и предназначенный для её ручной коммутации, первый коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой первую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в силовую цепь между первым и вторым выводными коммутационными элементамиручного управления и предназначенный для её коммутации в точке его установки с использованием дистанционных средств управления, второй коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой вторую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в силовую цепь между вторым и третьим выводными коммутационными элементами ручного управления и предназначенный для её коммутации в точке его установки с использованием дистанционных средств управления, третий коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой третью силовую контактную группу с независимым управлением установленный в силовую цепь между третьим и четвертым выводными коммутационными элементами ручного управления и предназначенный для её коммутации в точке его установки с использованием дистанционных средств управления, четвертый коммутационный элемент дистанционного управления, представляющий собой четвёртую силовую контактную группу с независимым управлением, установленный в силовую цепь между первым и четвертым выводными коммутационными элементами ручного управления и предназначенный для её коммутации в точке его установки с использованием дистанционных средств управления, блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый с первым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления, соединённый со вторым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с третьим коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок управления четвертым коммутационным элементом дистанционного управления, соединенный с четвертым коммутационным элементом дистанционного управления и передающий на него команды включения и отключения, блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с силовыми цепями между выводными коммутационными элементами ручного управления и коммутационными элементами дистанционного управления, также соединённый с блоками управления коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды, поступившие по силовой сети или по каналам связи, на блоки управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления, блок местного управления первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы, соединённый с первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями и с блоками управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления и передающий команды ручного управления на блоки управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления, блок контроля тока, соединённый с первой, второй, третьей и четвертой силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы между первым, четвертым коммутационными элементами дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, между вторым, первым коммутационными элементами дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, между третьим, вторым коммутационными элементами дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, между четвертым, первым коммутационными элементами дистанционного управления и четвертым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с блоками управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления, и передающий команды отключения на блоки управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления при превышении тока в первой, второй, третьей и четвертой силовых цепях более заданного значения тока, принятого за ток перегрузки или ток короткого замыкания, а также соединённого с блоком передачи данных для передачи значений тока в первой, второй, третьей и четвертой силовых цепях по запросу, блок передачи данных, осуществляющий передачу информации о работе мультиконтактной коммутационной системы диспетчеру компании, обслуживающей электрическую сеть, в которой установлена мультиконтактная коммутационная система, блок контроля положения коммутационных элементов, соединённый с блоком передачи данных и коммутационными элементами, установленными в мультиконтактной коммутационной системе, контролирующий положения первого выводного коммутационного элемента ручного управления, первого коммутационного элемента дистанционного управления, второго коммутационного элемента дистанционного управления, третьего коммутационного элемента дистанционного управления, четвертого коммутационного элемента дистанционного управления, второго выводного коммутационного элемента ручного управления, третьего выводного коммутационного элемента ручного управления, четвертого выводного коммутационного элемента ручного управления, передающий данные об их положении в блок передачи данных, блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии, соединённый с первой силовой цепью между первым, четвертым коммутационными элементами дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый со второй силовой цепью между вторым, первым коммутационными элементами дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с третьей силовой цепью между третьим, вторым коммутационными элементами дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с четвертой силовой цепью между четвертым, первым коммутационными элементами дистанционного управления и четвертым выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с блоком передачи данных, осуществляющий учёт потребления электроэнергии и функции контроля качества электроэнергии в первой, второй, третьей и четвертой силовых цепях и передающий данные в блок передачи данных; блок контроля напряжения, соединённый с первой силовой цепью между первым, четвертым коммутационными элементами дистанционного управления и первым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый со второй силовой цепью между вторым, третьим коммутационными элементами дистанционного управления и вторым выводным коммутационным элементом ручного управления, соединённый с третьей силовой цепью между третьим, вторым коммутационными элементами дистанционного управления и третьим выводным коммутационным элементом ручного управления, также соединённый с четвертой силовой цепью между четвертым, первым коммутационными элементами дистанционного управления и четвертым выводным коммутационным элементом ручного управления, и соединённый с блоками управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления, с блоком передачи данных, осуществляющий контроль напряжения в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы и передающий данные о напряжении в них на блок передачи данных и на блоки управления коммутационными элементами дистанционного управления.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема мультиконтактной коммутационной системы, имеющей независимое управление четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме.

Мультиконтактная коммутационная система, имеющая независимое управление четырьмя силовыми контактными группами, соединёнными по мостовой схеме содержит первый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 1), первый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 2), второй коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 3), третий коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 4), четвертый коммутационный элемент дистанционного управления (КЭДУ 5), второй выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 6), третий выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 7), четвертый выводной коммутационный элемент ручного управления (ВыКЭРУ 8), блок управления первым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 9), блок управления вторым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 10), блок управления третьим коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 11), блок управления четвертым коммутационным элементом дистанционного управления (БУКЭДУ 12), блок дистанционного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы (БДУМКС 13), блок местного управления силовыми цепями мультиконтактной коммутационной системы (БМУМКС 14), блок контроля тока (БКТ 15), блок учёта электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 18), блок контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 17), блок передачи данных (БПД 16), блок контроля напряжения (БКН 19).

ВыКЭРУ 1 установлен в первой силовой цепи. ВыКЭРУ 6 установлен во второй силовой цепи. ВыКЭРУ 7 установлен в третьей силовой цепи. ВыКЭРУ 8 установлен в четвертой силовой цепи. КЭДУ 2 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 1 и ВыКЭРУ 6. КЭДУ 3 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 6 и ВыКЭРУ 7. КЭДУ 4 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 7 и ВыКЭРУ 8. КЭДУ 5 установлен в силовую цепь между ВыКЭРУ 8 и ВыКЭРУ 1. БУКЭДУ 9 соединён с КЭДУ 2. БУКЭДУ 10 соединён с КЭДУ 3. БУКЭДУ 11 соединён с КЭДУ 4. БУКЭДУ 12 соединён с КЭДУ 5. БДУМКС 13 соединён с силовыми цепями между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8, между КЭДУ 5, КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 1, также соединён с БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12. БМУМКС 14, соединён с силовыми цепями между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8, между КЭДУ 5, КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 1, также соединён с БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12. БКТ 15, соединённый с силовыми цепями между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8, между КЭДУ 5, КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 1, также соединён с БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12, а также соединён с БПД 16. БКПКЭ 17, соединённый с БПД 16 и с КЭДУ 2, с КЭДУ 3, с ВыКЭРУ 6, с КЭДУ 4, с ВыКЭРУ 7, с КЭДУ 5, с ВыКЭРУ 8, с ВыКЭРУ 1. БУЭ 18 соединён с силовыми цепями между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8, между КЭДУ 5, КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 1, также соединён с БПД 16. БКН 19, соединён с силовыми цепями между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ 6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8, между КЭДУ 5, КЭДУ 2 и ВыКЭРУ 1, также соединён с БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12 и соединён с БПД 16.

Устройство работает следующим образом.

Подача напряжения на силовую цепь мультиконтактной коммутационной системы осуществляется с помощью выводных коммутационных элементов ручного управления (ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 6, ВыКЭРУ 7, ВыКЭРУ8), установленных в силовой цепи в зависимости от того, со стороны которой силовой сети расположен источник питания. При этом питание подаётся на блок местного управления мультиконтактной коммутационной системой (БМУМКС 14), в результате чего им автоматически подаётся команда на блоки управления первым, вторым, третьим и четвертым коммутационными элементами дистанционного управления (БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12) на включение первого коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 2), второго коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 3), третьего коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 4), четвертого коммутационного элемента дистанционного управления (КЭДУ 5) соответственно. При включении первого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 1) напряжение будет подано на первую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в первой силовой сети). При включении второго выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 6) напряжение будет подано на вторую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не во второй силовой сети). При включении третьего выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 7) напряжение будет подано на третью силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в третьей силовой сети). При включении четвертого выводного коммутационного элемента ручного управления (ВыКЭРУ 8) напряжение будет подано на четвертую силовую сеть за мультиконтактной коммутационной системой (если источник питания расположен не в четвертой силовой сети). При местном управлении мультиконтактной коммутационной системой команда на включение/отключение первой, второй, третьей и четвертой силовых цепей подаётся с помощью БМУМКС 14. При этом команды отключения соответствующих силовых цепей подаются от БМУМКС 14 на БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12,которые, в свою очередь, отключают КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4 и КЭДУ 5 за счёт прекращения подачи питания на их электромагниты. Также отключение КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4 и КЭДУ 5 мультиконтактной коммутационной системы можно осуществить с помощью команд, поданных на БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11 и БУКЭДУ 12 от блока дистанционного управления мультиконтактной коммутационной системой (БДУМКС 13). БДУМКС 13 получает команды на включение или отключение соответствующих КЭДУ мультиконтактной коммутационной системы с помощью кодированного сигнала, передаваемого по силовой сети с применением существующих технологий передачи сигналов по ней или с помощью кодированной последовательности включения и отключения напряжения в ней или получает команды на включение или отключение мультиконтактной коммутационной системы с помощью сигнала получаемого через канал связи, например JPS, JPRS, Глонасс, радио или другой канал. При возникновении в первой силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой перегрузки или короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 15) подаст сигнал на БУКЭДУ 9 и БУКЭДУ 12 для отключения соответственно КЭДУ 2 и КЭДУ 5. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 12 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ), то будет произведено АПВ (при наличии питания на второй силовой сети КЭДУ 2, при наличии питания на четвёртой силовой сети – КЭДУ 5, при наличии питания на второй и четвёртой силовой цепи – сначала КЭДУ 2 и в случае его успешного АПВ – КЭДУ 5, в случае неуспешного АПВ КЭДУ 2 АПВ КЭДУ 5 не будет произведён и КЭДУ 2 будет отключен и заблокировано дистанционное включение КЭДУ 2 и КЭДУ 5 до устранения повреждения в первой силовой сети. При возникновении во второй силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой перегрузки или короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 15) подаст сигнал на БУКЭДУ 9 и БУКЭДУ 10 для отключения соответственно КЭДУ 2 и КЭДУ 3. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ), то будет произведено АПВ (при наличии питания на первой силовой сети КЭДУ 2, при наличии питания на третьей силовой сети – КЭДУ 3, при наличии питания на первой и третьей силовой цепи – сначала КЭДУ 2 и в случае его успешного АПВ – КЭДУ 3, в случае неуспешного АПВ КЭДУ 2 АПВ КЭДУ 3 не будет произведён и КЭДУ 2 будет отключен и заблокировано дистанционное включение КЭДУ 2 и КЭДУ 3 до устранения повреждения во второй силовой сети. При возникновении в третьей силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой перегрузки или короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 15) подаст сигнал на БУКЭДУ 10 и БУКЭДУ 11 для отключения соответственно КЭДУ 3 и КЭДУ 4. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ), то будет произведено АПВ (при наличии питания на второй силовой сети КЭДУ 3, при наличии питания на четвёртой силовой сети – КЭДУ 4, при наличии питания на второй и четвёртой силовой цепи – сначала КЭДУ 3 и в случае его успешного АПВ – КЭДУ 4, в случае неуспешного АПВ КЭДУ 3 АПВ КЭДУ 4 не будет произведён и КЭДУ 3 будет отключен и заблокировано дистанционное включение КЭДУ 3 и КЭДУ 4 до устранения повреждения в третьей силовой сети.

При возникновении в четвёртой силовой цепи за мультиконтактной коммутационной системой перегрузки или короткого замыкания блок контроля тока (БКТ 15) подаст сигнал на БУКЭДУ 11 и БУКЭДУ 12 для отключения соответственно КЭДУ 4 и КЭДУ 5. В этом случае, если в логике работы БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12 заложен алгоритм осуществления автоматического повторного включения (АПВ), то будет произведено АПВ (при наличии питания на третьей силовой сети КЭДУ 4, при наличии питания на первой силовой сети – КЭДУ 5, при наличии питания на третьей и первой силовой цепи – сначала КЭДУ 4 и в случае его успешного АПВ – КЭДУ 5, в случае неуспешного АПВ КЭДУ 4 АПВ КЭДУ 5 не будет произведён и КЭДУ 4 будет отключен и заблокировано дистанционное включение КЭДУ 4 и КЭДУ 5 до устранения повреждения в третьей силовой сети.

Положение коммутационных элементов мультиконтактной коммутационной системы контролируется с помощью блока контроля положения коммутационных элементов (БКПКЭ 17), который при изменении положения коммутационных элементов КЭДУ 2, КЭДУ 3, КЭДУ 4, КЭДУ 5, ВыКЭРУ 1, ВыКЭРУ 6, ВыКЭРУ 7, ВыКЭРУ8 передаёт соответствующие данные в блок передачи данных (БПД 16). Блок учёта потребления электроэнергии с функцией контроля качества электрической энергии (БУЭ 18) осуществляет учёт электроэнергии, переданный в первую, вторую, третью и четвертую силовые сети, а также контролирует показатели качества электрической энергии в точках его подключения. Данные о потреблении электроэнергии и о качестве электрической энергии передаются в блок передачи данных и через него диспетчеру компании, обслуживающей оборудование мультиконтактной коммутационной системы. Блок контроля напряжения (БКН 19) контролирует напряжение в силовых цепях мультиконтактной коммутационной системы между ВыКЭРУ 1 и КЭДУ 2, КЭДУ 5; между КЭДУ 2, КЭДУ 3 и ВыКЭРУ6, между КЭДУ 3, КЭДУ 4 и ВыКЭРУ 7, между КЭДУ 4, КЭДУ 5 и ВыКЭРУ 8 и передает информацию о наличии или отсутствии напряжения на БПД 16 и на БУКЭДУ 9, БУКЭДУ 10, БУКЭДУ 11, БУКЭДУ 12.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить коммутацию и защиту линий электропередачи, учет электроэнергии, контроль качества электроэнергии, контроль напряжения одновременно в четырех силовых сетях. При исчезновении напряжения в одной из силовых сетей и появлении его в другой устройство позволяет осуществлять функции автоматического включения резерва путём включения соответствующих силовых контактных групп. Также устройство позволяет секционировать электрическую сеть посредством её деления на участки путём отключения соответствующих КЭДУ при повреждениях в силовых сетях, подключенных к мультиконтактной коммутационной системе. Его применение предотвращает развитие аварийной ситуации и позволяет уменьшить недоотпуск электроэнергии потребителям, сократить убытки энергоснабжающих организаций и, таким образом, повысить надежность и эффективность систем электроснабжения потребителей.